Jos testaushenkilöstöä saadaan vapautettua testinvalvontatehtävistä ja testaus saadaan toteutettua nykyistä tehokkaammin, on vapautuvia testausresursseja hyödyllistä käyttää testauksen kehittämiseen. Testaushenkilöstö voi mahdollisuuksien mukaan luoda uusia testitilanteita havaittujen puutteiden ja kokemuksen perusteella, ja samalla toteuttaa tarpeelliseksi havaittuja testejä. Tässä aliluvussa esitetään muutamia vaihtoehtoja järjestelmätestauksen kehityssuunniksi.
Helpoin ensiaskel automaattisen testauksen tuottaman testausajan hyödyntämiseksi on lisätä kuormittavan testauksen määrää ja kattavuutta nostamalla itsenäiseen testaukseen hyväksyttyjen testipaikkojen testiaikaa mahdollisimman suureksi ja lisäämällä eri toimintapisteitä automaattisiin kuormitustesteihin. Jo pelkästään testausaikaa lisäämällä on mahdollista löytää piileviä ja satunnaisia vikoja testattavien laitteiden toiminnassa ja luotettavuudessa, ja testipaikkoja lisäämällä saadaan testattavien taajuusmuuttajien kohtaamaa kuormitusta monipuolistettua. Jokin taajuusmuuttajan komponentti saattaa pettää vain harvinaisissa olosuhteissa tai pidemmän ajan kuluttua, ja tällaisia ongelmia on mahdollista saada kiinni pitkillä testisekvensseillä. Kiihdytettynä kestotestauksena tällainen testaustapa on vielä tehokkaampi.
Monien alijärjestelmien kannalta haastavimpia käyttötapoja ovat dynaamiset tilanteet kuten kuorman muutokset, kiihdytykset ja jarrutukset. Myös huono maadoitus tai maasulkutilanteessa testaaminen on raskasta eri alijärjestelmille. Tällaisen testauksen lisääminen nykyisestä joko automaattisesti tai valvottuina testeinä on toteutettavissa suhteellisen helposti. Esimerkiksi ramppiaikojen toteutumisen seuraaminen ja momentin tarkkuuden mittaaminen eri tilanteissa ovat suorituskykytekijöitä, jotka ovat taajuusmuuttajalle tärkeitä ominaisuuksia. Momentin laadulliseen testaukseen vaaditaan momenttiantureita testipaikoille, mutta muuten dynaamisten tilanteiden testaaminen vaatii lähinnä testinsuunnittelua ja testiaikaa.
Taajuusmuuttajan toiminnallisen testauksen laajentaminen vaatii nykyisen testausohjelman tarkkaa vertaamista eri järjestelmän toimintaa kuvaaviin dokumentteihin puutteiden havaitsemiseksi. Järjestelmätestausta kehittääkseen pitää suunniteltavia testejä ohjata koko järjestelmän toimintaa koskevien käyttötilanteiden testaukseen sekä järjestelmän ja ympäröivän maailman rajapintaan. Toiminnallisen testauksen kattavuutta voidaan tutkia perehtymällä taajuusmuuttajasukupolven määritteleviin dokumentteihin sekä käyttäjädokumentaatioon ja käymällä ominaisuus ominaisuudelta läpi järjestelmän toiminnalle suunnitellut käyttötavat, raja-arvot ja vianhallinta ja priorisoimalla tämän tutkinnan perusteella lisää testitapauksia läpikäytäviksi. Tämän tutkimuksen seurauksena löytyvistä tilanteista voidaan muodostaa mustan laatikon testausmenetelmillä uusia toiminnallisia testejä. Toiminnallisesta testauksesta paljastuvia ongelmia selvitettäisiin paljastumisen jälkeen testaus- ja suunnitteluyksiköiden yhteistyöllä mustan ja valkoisen laatikon menetelmiä yhdistämällä.
Toiminnallisen testauksen automatisointi joissakin rutiinitesteissä voi olla mahdollisuus tehostaa testausta, jos pystytään kehittämään tarpeeksi laaja, monipuolinen ja useista toistoista hyötyvä testisekvenssi. Toiminnallisen testauksen vaatiman ohjauksen voi toteuttaa ohjelmoitavan logiikan digitaalisilla ja analogisilla porteilla. Sisään- ja ulostuloihin sekä signaaliteihin kohdistuvia testejä on jo nykyisessä testiohjelmassa useita, mutta niiden toiston tarve ja tiheys täytyisi arvioida, jotta voidaan päättää olisiko automatisointi hyödyllistä. Jos toiminnallisen testauksen automatisointi koetaan hyödylliseksi, voi testirutiineja toteuttaa esimerkiksi AC500-logiikalla. Yksi toiminnallisen automaattitestauksen kohde saattaa olla järjestelmätason regressiotestausrutiini.
Testauksen suunnittelun yksi tärkeä tavoite on, että suunnitellut testaustoimenpiteet ovat hyödynnettävissä mahdollisimman pitkään. Tämän edistämiseksi kaikki nykyiset ja uudet testit olisi ajan kuluessa suotavaa määritellä ja ohjeistaa yhdenmukaisella tavalla, jotta niiden toteutus eri testaajien toimesta eri aikoina ja jopa eri tuotteilla on keskenään mahdollisimman vertailukelpoista. Tällaiseen kehitykseen kuuluisi perusteellisesti suunniteltu testiohjelma, jossa jokaiselle testille on määritelty muun muassa vaatimukset, olosuhteet, käytetty laitteisto, testin kulku ja vaaditut mittaukset sekä raportointitapa.
Tällainen testisuunnitelma vähentäisi riskiä, että tulevaisuudessa vertaillaan testituloksia aikaisemmin eri tavalla toteutettuihin vertailukelvottomiin testeihin tai jonkin testin toisto epäonnistuu myöhemmin eri yhteydessä toteutettuna. Myös asioiden uudelleenopettelua henkilöstön vaihtuessa ja ajan kuluessa saataisiin vähennettyä perusteellisella testausdokumentaatiolla.
11 Yhteenveto
Tässä diplomityössä tutkittiin järjestelmätestauksen roolia tuotekehityksen testauksessa ja tutkittiin eri menetelmiä, joita järjestelmätestausvaiheessa voidaan hyödyntää. Tämän perusteella yritettiin kehittää ABB High Power Drivesin järjestelmätestausta.
Järjestelmätestauksen tehostamiseksi toteutettiin automaattitestilaitteisto, jolla tulevaisuudessa on tarkoitus vapauttaa henkilöstöresursseja pitkäkestoisista rutiinitestiajoista muuhun testaukseen. Testausteorian, taajuusmuuttajan ominaisuuksien ja eri osa-alueiden asiantuntijahaastatteluiden perusteella tutkittiin mahdollisia tapoja hyödyntää testausautomaatiota järjestelmätestauksessa ja laajentaa testien kattavuutta automaation myötä lisääntyvän testausajan avulla.
Työn aikana toteutettu automaattitestilaitteisto suunniteltiin, toteutettiin ja koekäytettiin eri tilanteissa. Laitteisto todettiin toimivaksi, mutta se vaatii vielä pidempiaikaista käyttöä toiminnan varmistamiseksi. Työssä pohdittiin kehitetyn testilaitteiston puutteita ja mahdollisia tapoja kehittää laitteistoa nykyisestä.
Järjestelmätestauksen kehittämiseksi ehdotettiin työssä useita eri mahdollisuuksia, joista osa on toteutettavissa automaattitestilaitteiston testisekvenssejä suunnittelemalla ja osa manuaalisella testauksella tai automaattitestilaitteiston toimintaa kehittämällä. Työssä pohditun järjestelmätestauksen kehittämisen tavoitteena on tehostaa testausta automatiikalla, jonka vapauttamia resursseja voidaan käyttää testien kattavuuden lisäämiseen uusia testejä suunnittelemalla ja toteuttamalla. Samalla automaattitestijärjestelyjä voidaan kehittää työn jälkeen helppokäyttöisemmäksi ja monipuolisemmaksi.
Testauksen jatkuva kehittyminen on oleellista suunniteltavien järjestelmien monimutkaistuessa ja järjestelmille asetettujen vaatimusten kasvaessa. Tämän takia kaikki testauksen osa-alueet vaativat jatkuvaa kehittymistä siinä missä järjestelmäsuunnittelukin. Tässä diplomityössä on pyritty kehittämään järjestelmätestausvaihetta. Ongelmana on testaustarpeen kasvaminen testausresurssien säilyessä suunnilleen aikaisemmalla tasolla. Kaikki ajatukset testauksen tehostamiseksi ovat tämän takia tarpeellisia. Automaattitestaus on yksi tapa muiden joukossa vapauttamaan henkilöstöä muuhun käyttöön ja lisäämään käytettävissä olevaa testausaikaa. Onnistuessaan hyvin automaattitestaus mahdollistaa testauksen määrän lisäämisen, mikä parantaa suunnitellun järjestelmän laatua. Epäonnistuessaan automaattitestaus vaatii ylläpitoonsa enemmän resursseja kuin se vapauttaa. Tämän takia testaus pitää suunnitella automaattisesti ja manuaalisesti toteutettavia testejä yhdistelemällä, niin että molempien testaustapojen parhaat puolet hyödynnetään.
Tällainen testauksen suunnittelu on pitkä ja vaativa prosessi, jota jatkuvasti tekemällä pystytään kuitenkin varmistamaan suunnitellun tuotteen laatu nykyhetken lisäksi myös tulevaisuudessa.
Lähdeluettelo
[1] A. Engel, Wiley Series in Systems Engineering and Management: Verification, Validation and Testing of Engineered Systems, A. P. Sage, Ed. Wiley: Hoboken, NJ, USA, 2010, pp. 3-149, 351-487.
[2] G. J. Myers, C. Sandler and T. Badgett, Art of Software Testing, 3rd edition, Wiley:
Hoboken, NJ, USA, 2012, pp. 5-18, 41-84, 113-142.
[3] IEEE, IEEE 829-2008: IEEE Standard for Software and System Test Documentation, 2008, pp. 11.
[4] R. Black, Managing the Testing Process: Practical Tools and Techniques for Managing Hardware and Software Testing, 3rd edition. R. Elliot, K. Talbot, J. McKay, D. Scribner and C. English, Eds. New York: Wiley, 2009, pp. 1-49, 79-145, 553-567.
[5] E. A. Elsayed, "Models for accelerated life testing" in Reliability Engineering, 2nd edition, A. P. Sage, Ed. Hoboken, N.J., Wiley, 2012, pp. 364-440.
[6] D. Morgan, A Handbook for EMC Testing and Measurement, Stevenage : The Institution of Engineering and Technology, 2007, pp. 1-48.
[7] ABB Drives, "Technical guide no. 3: EMC compliant installation and configuration for a PDS, technical guide no. 4: Guide to variable speed drives" in Technical Guide Book, Revision H, 2014, pp. 116, 125-127, 158-165.
Saatavilla: ABB Download Center,
http://www.abb.fi/abblibrary/DownloadCenter/Default.aspx
[8] ABB Drives, ABB Industrial Drives ACS880, Multidrives 1.5 to 5600 kW Catalog, Revision D, 2014, pp. 25-27.
Saatavilla: ABB Download Center,
http://www.abb.fi/abblibrary/DownloadCenter/Default.aspx
[9] ABB Drives, ACS880 Primary Control Program Firmware Manual, Revision I, 2014, pp. 30.
Saatavilla: ABB Download Center,
http://www.abb.fi/abblibrary/DownloadCenter/Default.aspx
[10] ABB Drives, User's Manual - FSO-12 Safety Functions Module, Revision A, 2014, pp. 40.
Saatavilla: ABB Download Center,
http://www.abb.fi/abblibrary/DownloadCenter/Default.aspx
[11] Kidde AirSense, Stratos Micra 25 Aspirating Smoke Detector Datasheet, 2013.
[12] Agilent Technologies, Agilent 34970A/34972A Data Acquisition / Switch Unit User's Guide, 3rd Edition, 2012, pp. 5, 12.
[13] Yokogawa Electric Corporation, WT3000 Precision Power Analyzer User's Manual, 5th Edition, 2007, pp. 30, 79.
[14] ABB Drives, Heat Test Runner Quick Guide. 2013. Sisäinen dokumentti.
[15] ABB Industrial Automation & Motion, Industrial Automation & Motion PLCs, HMIs, Drives, Servo Drives, Motion Controllers Main Catalog, 2014, pp. 9, 11, 14-15.
Saatavilla: ABB Download Center,
http://www.abb.fi/abblibrary/DownloadCenter/Default.aspx
[16] Codesys-ohjelmointiympäristön verkkosivu. Vierailtu 11.09.2014.
Saatavilla: http://www.codesys.com/.
[17] ABB, PS501 Control Builder Plus v2.3.0 Codesys -käyttäjädokumentaatio. 2013.